棉花，作为世界范围内最为广泛种植的纤维作物，同时也是植物蛋白和食用油的重要来源，在人类经济和社会发展发挥着举足轻重的作用。面对日益增长的人口数量却不断减少的可用耕地面积，以及迅猛发展的现代棉纺织工业，人们对棉花产量和纤维品质提出了越来越高的要求。然而有着“棉花癌症”之称的黄萎病俨然已成为当今严重制约我国乃至全世界棉花产量及其纤维品质的最主要原因之一。因而，如何培育高产、纤维品质优异且高抗黄萎病的新品种是目前棉花育种中的亟待解决的难题。　　本课题组以纤维品质优异且高抗黄萎病的海岛棉品种海1和高产且适应性广的陆地棉品种中棉所36分别为供体亲本和受体亲本，杂交后以中棉所36为轮回亲本进行高代回交和自交，并借助现代分子辅助育种技术，继而成功构建陆海渐渗系群体。基于多年多环境的性状调查，分别从该陆海渐渗系群体中筛选稳定黄萎病抗性和纤维品质优异的陆海渐渗系材料，借助RNA-seq技术分别对棉花黄萎病抗性和纤维发育过程中的关键基因或重要信号通路进行研究。本研究的主要结果如下:　　1.棉花黄萎病抗性的相关研究　　(1)利用温室（大丽轮枝菌V991）、自然大田和人工病圃分别对7个陆海渐渗系材料(MBI8232、MBI8255、MBI8983、MBI9066、MBI9626、MBI9743和MBI9758)、中棉所36和2个对照（中植棉2和冀棉11）进行黄萎病抗性鉴定，结果发现仅MBI8255具稳定的黄萎病抗性，而其轮回亲本中棉所36则属于稳定的感病材料。结合7个陆海渐渗系材料的纤维品质检测和遗传背景鉴定，最终选择以MBI8255和中棉所36分别作为抗、感黄萎病材料进行后续的研究。　　(2)以大丽轮枝菌V991侵染的MBI8255和中棉所36为研究对象，分别对侵染初期（0、1和2DAI）的一叶平展期棉苗的根部组织进行生理生化指标检测，包括5个酶类活性（CAT、POD、SOD、PAL和PPO）和4个生化物质含量(MDA、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白)。结合3个生物学重复检测结果，发现2个材料中的POD和PPO活性与黄萎病抗性可随着V991的侵染进程而呈现正相关关系，而MDA含量与黄萎病抗性则表现出负相关关系，而这样的结果与前人的研究成果保持一致。　　(3)借助RNA-seq技术，对大丽轮枝菌V991侵染0、1和2DAI的MBI8255和中棉所36的根部组织进行转录组测序，同时每个样本设置3个生物学重复，结果共鉴别出77412个表达基因（包括6934个新预测基因），且经样本间的多重比较后获得23180个差异表达基因。通过时序表达模式分析，筛选出大量与黄萎病抗性相关的信号通路，包括显著性富集的苯丙烷生物合成、植物激素信号转导和类黄酮生物合成等代谢通路。随后对涉及苯丙烷代谢通路、氧化还原过程和植物抗性的关键酶类或相关基因进行表达模式分析，获得大量的有用信息，而这些为进一步解析棉花抗黄萎病的分子机制奠定了基础。　　2.棉花纤维品质相关转录组研究　　以纤维品质优异的陆海渐渗系材料MBI9915和MBI9749及其轮回亲本中棉所36（纤维品质一般）为研究对象，借助RNA-seq技术对纤维发育过程(10、15、20、25和28DPA)进行转录组研究。共鉴别到10198个表达基因，且借助Gfold算法和样本间多重比较获得1801个差异表达基因，经GO富集和KEGG注释分析，903个上调表达基因主要富集到响应氧化应激、响应生长素、细胞壁组织和木质素生物合成，而898个下调表达基因则主要涉及翻译、转录和DNA模板的调控和细胞质翻译上。通过时序表达模式分析，在涉及差异表达基因数目最多的模式中筛选到29个氧化还原过程相关基因，结合前人的研究成果，继而发现本研究的ROS相关基因在棉花纤维发育过程中发挥着重要的作用。此外，还以氧化还原过程中的POD基因和与生长过程相关COBL基因的表达模式来探讨渐渗片段对陆海渐渗系材料纤维品质的提升作用。最后，本研究以无参考基因组方式重新组装获得的转录组数据，并将MBI9915和MBI9749的组装结果与其轮回亲本中棉所36的进行序列差异位点比对，然后利用海岛棉基因组信息对差异的基因筛选，最终分别获得1457和1585个候选渐渗基因，而这无疑为后续结合QTL定位进一步筛选关键调控基因奠定了基础。